2025新高考方案一轮物理第三章 牛顿运动定律第1讲　牛顿运动定律的理解

2025新高考方案一轮物理第三章牛顿运动定律第三章牛顿运动定律大单元分层教学设计基础落实课第1讲牛顿运动定律的理解第2讲牛顿第二定律的基本应用综合融通课第3讲牛顿运动定律的综合应用(一)第4讲牛顿运动定律的综合应用(二)实验探究课第5讲实验：探究加速度与物体受力、物体质量的关系第1讲牛顿运动定律的理解(基础落实课)一、惯性1．定义：物体保持原来状态或状态的性质。2．普遍性：惯性是一切物体都具有的性质，是物体的，与物体的运动情况和受力情况。3．量度：是惯性大小的唯一量度，的物体惯性大，的物体惯性小。二、牛顿运动定律对比定律牛顿第一定律牛顿第二定律牛顿第三定律内容一切物体总保持状态或状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态物体加速度的大小跟它受到的作用力成，跟它的质量成，加速度的方向跟作用力的方向物体之间的作用力和反作用力总是大小，方向，作用在上公式—F＝maF＝－F′联系牛顿的三个运动定律是一个整体，是动力学的基础，牛顿第二定律是以牛顿第一定律为基础，由实验总结得出的三、单位制1．单位制：由和一起组成了单位制。2．基本单位：基本物理量的单位。力学中的基本量有三个，它们分别是、和，它们的国际单位分别是、和。3．导出单位：由根据物理关系推导出来的其他物理量的单位。情境创设一辆货车在公路上行驶时，司机发现前面有异常情况，紧急刹车。货车在公路上又运行了较长一段距离才停下来。理解判断(1)由于惯性，货车有保持匀速直线运动状态的趋势，所以刹车后，货车没有立即停下来，而是又向前运行了一段距离。()(2)货车承载的货物越重，惯性越大。()(3)刹车时，货车做减速运动是因为地面对货车的摩擦力大于货车对地面的摩擦力。()(4)货车刹车过程中，加速度的方向与速度方向相反。()(5)货车刹车过程中，加速度的方向与合外力方向相反。()(6)地面对货车的支持力与货车对地面的压力是一对平衡力。()(7)车头拉货箱的力一定大于货箱拉车头的力。()逐点清(一)牛顿第一定律|题|点|全|练|1．[力与运动的关系]关于力与运动的关系，下列说法中正确的是()A．必须有力的作用物体才能运动B．牛顿第一定律可以用实验直接验证C．理想斜面实验否定了“力是维持物体运动的原因”D．牛顿第二定律表明物体所受外力越大物体的惯性越大2．[牛顿第一定律](多选)下列对牛顿第一定律的理解正确的是()A．牛顿第一定律反映了物体不受外力作用时的运动规律B．不受外力作用时，物体的运动状态保持不变C．在水平地面上滑动的木块最终停下来，是由于没有外力维持木块运动的结果D．奔跑的运动员，由于遇到障碍而被绊倒，这是因为他受到外力作用迫使他改变原来的运动状态3．[对惯性的理解]下列有关力和运动，说法正确的是()A．把手中的铅球静止释放，铅球竖直下落是因为惯性B．汽车的速度越大，刹车时越难停下来，说明速度越大惯性越大C．牛顿第一定律也被叫作惯性定律D．汽车紧急刹车时乘客向前倾，是因为乘客受到向前的惯性力|精|要|点|拨|1．对牛顿第一定律的理解(1)揭示了物体的惯性：不受力的作用时，一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态。(2)揭示了力的作用对运动的影响：力是改变物体运动状态的原因。2．对惯性的认识惯性是物体保持原来运动状态的性质，与物体是否受力、是否运动及所处的位置无关，物体的惯性只与其质量有关，物体的质量越大其惯性越大。3．惯性的两种表现形式保持“原状”物体在不受力或所受合外力为零时，惯性表现为使物体保持原来的运动状态(静止或匀速直线运动)反抗改变物体受到外力时，惯性表现为运动状态改变的难易程度。惯性越大，物体的运动状态越难以被改变逐点清(二)牛顿第二定律|题|点|全|练|1．[对牛顿第二定律的理解]关于物体的运动状态和所受合力的关系，以下说法正确的是()A．物体所受合力为零，物体一定处于静止状态B．只有合力发生变化时，物体的运动状态才会发生变化C．物体所受合力不为零时，物体的速度一定不为零D．物体所受的合力不变且不为零，物体的运动状态一定变化2．[合力、加速度、速度之间的决定关系](1)(鲁科版教材必修1，P134练习T3)在粗糙的水平面上，物体在水平推力作用下由静止开始做匀加速直线运动。经过一段时间后，水平推力逐渐减小到0(物体仍在运动)。在水平推力逐渐减小到0的过程中()A．物体加速度逐渐减小，速度逐渐减小B．物体加速度逐渐减小，速度逐渐增大C．物体加速度先增大后减小，速度先增大后减小D．物体加速度先减小后增大，速度先增大后减小(2)(粤教版教材必修1，P130练习T4)将一个皮球竖直向上抛出，皮球运动时受到空气阻力的大小与速度的大小成正比。下列描绘皮球在上升过程中加速度的大小a与时间t关系的图像，可能正确的是()(3)(2023·全国乙卷)一同学将排球自O点垫起，排球竖直向上运动，随后下落回到O点。设排球在运动过程中所受空气阻力大小和速度大小成正比，则该排球()A．上升时间等于下落时间B．被垫起后瞬间的速度最大C．达到最高点时加速度为零D．下落过程中做匀加速运动|考|教|衔|接|鲁科版、粤教版教材中的练习题与高考题均考查了合力、加速度、速度之间的关系，且粤教版教材练习题与高考题命题情境相同，均为球(皮球、排球)竖直上抛，在上抛过程中受到与速度大小成正比的空气阻力作用。高考题相比教材题，考查的知识面更广。由教材到高考，学习梯度进阶。3．[牛顿第二定律的简单应用](2024·济南高三调研)2023年10月26日，“神舟十七号”成功发射，顺利将三名航天员送入太空并进驻空间站。在空间站中，如需测量一个物体的质量，需要运用一些特殊方法：如图乙所示，先对质量为m1＝1.0kg的标准物体P施加一水平恒力F，测得其在1s内的速度变化量大小是10m/s，然后将标准物体与待测物体Q紧靠在一起，施加同一水平恒力F，测得它们1s内速度变化量大小是2m/s。则待测物体Q的质量m2为()A．3.0kg B．4.0kgC．5.0kg D．6.0kg|精|要|点|拨|1．牛顿第二定律的五个特性2．合力、加速度、速度之间的决定关系(1)不管速度是大是小，或是零，只要合力不为零，物体都有加速度。(2)a＝eq\f(Δv,Δt)是加速度的定义式，a与Δv、Δt无必然联系；a＝eq\f(F,m)是加速度的决定式，a∝F，a∝eq\f(1,m)。(3)合力与速度同向时，物体做加速运动；合力与速度反向时，物体做减速运动。3．分析物体运动性质时的三点提醒(1)分析物体的运动性质，要从受力分析入手，先求合力，然后根据牛顿第二定律分析加速度的变化。(2)速度增大或减小取决于加速度和速度方向间的关系，和加速度的大小没有关系。(3)加速度如何变化取决于物体的质量和合外力，与物体的速度没有关系。逐点清(三)牛顿第三定律细作1作用力和反作用力的关系1．如图甲所示，将一个力传感器固定在滑块上，用另一个力传感器钩住固定在滑块上的传感器的挂钩向右拉滑块，观察到这对拉力随时间变化的曲线如图乙所示，下列说法正确的是()A．作用力大时，反作用力小B．作用力和反作用力的大小总是相等C．反作用力总是在作用力出现后才产生的D．图乙所示的曲线，只有在滑块静止或做匀速运动时才能得到eq\b\lc\\rc\|(\a\vs4\al\co1())eq\a\vs4\al(一点一过)作用力和反作用力的关系细作2作用力和反作用力与一对平衡力的区别2．(2023·海南高考)如图所示，工人利用滑轮组将重物缓慢提起，下列说法正确的是()A．工人受到的重力和支持力是一对平衡力B．工人对绳的拉力和绳对工人的拉力是一对作用力与反作用力C．重物缓慢拉起过程，绳子拉力变小D．重物缓慢拉起过程，绳子拉力不变eq\a\vs4\al(一点一过)作用力和反作用力与一对平衡力的区别名称项目作用力和反作用力一对平衡力作用对象两个相互作用的不同物体同一个物体作用时间一定同时产生、同时消失不一定同时产生、同时消失力的性质一定相同不一定相同作用效果不可抵消可相互抵消细作3牛顿第三定律的应用3．如图所示，大圆环质量为m0，经过环心的竖直钢丝(质量不计)上套有一质量为m的橡皮球，现让橡皮球沿钢丝以一定的初速度v0竖直向上运动，大圆环对地面无压力，则橡皮球上升过程中()A．钢丝对橡皮球的摩擦力为m0g，方向竖直向上B．钢丝对橡皮球的摩擦力为0C．橡皮球的加速度大小为eq\f(m0－m,m)gD．橡皮球的加速度大小为eq\f(m0＋m,m)geq\b\lc\\rc\|(\a\vs4\al\co1())eq\a\vs4\al(一点一过)利用牛顿第三定律转换研究对象如果不能直接求解物体受到的某个力时，可先求它的反作用力，如求压力时可先求支持力，然后根据牛顿第三定律得到压力的大小和方向。求摩擦力时也可以用此种方法转换研究对象。作业评价：请完成配套卷P347课时跟踪检测(十四)第2讲牛顿第二定律的基本应用(基础落实课)一、动力学的两类基本问题1．第一类问题：由因推果——已知受力情况求物体的。2．第二类问题：由果溯因——已知求物体的。3．解决两类基本问题的方法以为“桥梁”，由运动学公式和列方程求解，具体逻辑关系如下图所示：二、超重和失重1．超重(1)定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)物体所受重力的现象。(2)产生条件：物体具有的加速度。2．失重(1)定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)物体所受重力的现象。(2)产生条件：物体具有的加速度。3．完全失重状态(1)定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)的状态。(2)产生条件：a＝g，方向。情境创设如图甲所示，2023年10月26日“神舟十七号”的三名航天员成功进入中国空间站的天和核心舱，正式开启为期约为6个月的太空生活；图乙为张家界的旅游观光电梯。理解判断结合上述情境判断下列说法的正误：(1)当观光电梯启动上升瞬间，乘客立即获得加速度并且处于超重状态。()(2)乘客的加速度的大小与其受到的合外力成正比，与其质量成反比。()(3)航天员在天和核心舱中处于完全失重状态。()(4)超重就是物体的重力变大的现象。()(5)加速度大小等于g的物体一定处于完全失重状态。()逐点清(一)牛顿第二定律的瞬时性问题细作1弹力能瞬间改变的情形1．[轻绳连接]如图所示，两轻绳拴接一定质量的小球，两轻绳与竖直方向的夹角分别为30°和60°。若在剪断a绳的瞬间，小球的加速度大小为a1；在剪断b绳的瞬间，小球的加速度大小为a2，则a1∶a2为()A．1∶1 B．2∶1C.eq\r(3)∶1 D．2eq\r(3)∶12.[轻杆连接]两个质量均为m的小球，用轻杆连接后通过细绳悬挂在天花板上，如图所示。现突然迅速剪断细绳OA，让小球下落，在剪断细绳的瞬间，设小球A、B的加速度分别用a1和a2表示，重力加速度为g，则()A．a1＝g，a2＝g B．a1＝0，a2＝2gC．a1＝g，a2＝0 D．a1＝2g，a2＝0eq\b\lc\\rc\|(\a\vs4\al\co1())eq\a\vs4\al(一点一过)轻绳、轻杆、硬接触面模型的特点对于轻绳、轻杆和硬接触面这类物体认为是一种不发生明显形变就能产生弹力的物体，剪断(或脱离)后，其弹力立即改变或消失，不需要形变恢复时间。(1)在瞬时问题中，其弹力可以看成是瞬间改变的。(2)一般题目中所给细绳、轻杆和接触面等在不加特殊说明时，均可按此模型处理。细作2弹力不能瞬间改变的情形3．[橡皮绳连接]如图所示，两个质量均为m的金属小球拴在轻质橡皮绳的两端，橡皮绳的中点固定在纸盒底部的正中间，小球放在纸盒口边上。现让纸盒从一定高度自由下落，小球被橡皮绳拉回盒中并能发生碰撞。不计空气阻力，则释放的瞬间()A．橡皮绳的弹力为0B．小球加速度大小等于重力加速度gC．纸盒加速度大小小于重力加速度gD．橡皮绳对纸盒作用力大小等于2mg4．[弹簧连接]如图所示，两个完全相同的小球a、b，用轻弹簧N连接，轻弹簧M和轻绳一端均与a相连，另一端分别固定在竖直墙和天花板上，弹簧M水平，当轻绳与竖直方向的夹角为60°时，M、N伸长量刚好相同。若M、N的劲度系数分别为k1、k2，a、b两球的质量均为m，重力加速度大小为g，则以下判断正确的是()A.eq\f(k1,k2)＝2eq\r(3)B.eq\f(k1,k2)＝eq\r(3)C．若剪断轻绳，则在剪断的瞬间，a球的加速度为零D．若剪断弹簧M，则在剪断的瞬间，b球处于失重状态eq\b\lc\\rc\|(\a\vs4\al\co1())eq\a\vs4\al(一点一过)弹簧、橡皮绳模型的特点1．当弹簧、橡皮绳的两端与物体相连时，由于物体具有惯性，弹簧、橡皮绳的形变量不会瞬间发生突变。2．在求解瞬时加速度的问题中，弹簧、橡皮绳弹力的大小可认为是不变的，即弹簧或橡皮绳的弹力不发生突变。逐点清(二)动力学的两类基本问题1．两类动力学问题的解题关键两个分析(1)受力情况分析；(2)运动规律分析两个桥梁(1)加速度是联系运动和力的桥梁(2)速度是各物理过程间相互联系的桥梁2．两类动力学问题的解题步骤明确研究对象根据问题需要和解题方便，选择某个物体或几个物体构成的系统为研究对象受力分析和运动过程分析画好受力示意图、情境示意图，明确物体的运动性质和运动过程选取正方向或建立坐标系通常以加速度的方向为正方向或以加速度方向为某一坐标的正方向确定合力F合若物体只受两个力作用，通常用合成法；若物体受三个或三个以上的力，一般用正交分解法列方程求解根据牛顿第二定律可得F合＝ma或eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(Fx＝max,Fy＝may))，列方程求解，必要时对结果进行讨论[典例](2024年1月·吉林、黑龙江高考适应性演练)滑雪是我国东北地区冬季常见的体育运动。如图(a)，在与水平面夹角θ＝14.5°的滑雪道上，质量m＝60kg的滑雪者先采用两滑雪板平行的滑雪姿势(此时雪面对滑雪板的阻力可忽略)，由静止开始沿直线匀加速下滑x1＝45m；之后采取两滑雪板间呈一定角度的滑雪姿势，通过滑雪板推雪获得阻力，匀减速继续下滑x2＝15m后停止。已知sin14.5°＝0.25，sin37°＝0.6，取重力加速度g＝10m/s2，不计空气阻力。(1)求减速过程中滑雪者加速度a的大小；(2)如图(b)，若减速过程中两滑雪板间的夹角α＝74°，滑雪板受到沿雪面且垂直于滑雪板边缘的阻力均为F，求F的大小。规范答题：[考法全训]考法1已知受力情况求运动情况1．(2022·浙江6月选考)物流公司通过滑轨把货物直接装运到卡车中，如图所示，倾斜滑轨与水平面成24°角，长度l1＝4m，水平滑轨长度可调，两滑轨间平滑连接。若货物从倾斜滑轨顶端由静止开始下滑，其与滑轨间的动摩擦因数均为μ＝eq\f(2,9)，货物可视为质点(取cos24°＝0.9，sin24°＝0.4，重力加速度g＝10m/s2)。(1)求货物在倾斜滑轨上滑行时加速度a1的大小；(2)求货物在倾斜滑轨末端时速度v的大小；(3)若货物滑离水平滑轨末端时的速度不超过2m/s，求水平滑轨的最短长度l2。考法2已知运动情况求受力情况2．(2024·长沙高三联考)蛙泳是一种人类模仿青蛙游泳动作的游泳姿势，便于游泳者观察前方，常用于渔猎、泅渡、救护等。图甲为某运动员蛙泳时蹬腿加速及惯性前进的过程，将这两个过程各自简化为水平方向的匀变速直线运动，其v­t图像如图乙所示。已知该运动员质量为70kg，重力加速度g取10m/s2，求：(1)0～0.7s内运动员平均速度的大小；(2)惯性前进过程中，水对运动员作用力的大小。(结果可保留根号)逐点清(三)超重和失重|题|点|全|练|1．[根据运动情况判断超重、失重]自由式滑雪大跳台比赛中比赛场地可简化为如图所示的助滑区、弧形过渡区、着陆区、减速区等组成。若将运动员看作质点，且忽略空气阻力，下列说法正确的是()A．运动员在助滑区加速下滑时处于超重状态B．运动员在跳离弧形过渡区至着陆区之前的过程中处于完全失重状态C．运动员在弧形过渡区运动过程中处于失重状态D．运动员在减速区减速过程中处于失重状态2．[根据超重、失重判断运动情况]在竖直方向运动的电梯地板上放置一台秤，将物体放在台秤上。电梯静止时台秤示数为FN，在电梯运动的某段过程中，台秤示数